Eksperymentalne badanie właściwości mechanicznych stali-Plastikowej dwukierunkowej geosiatki

Przegląd stalowej-plastikowej geosiatki dwukierunkowej

Koncepcja i zakres zastosowania

• Na podstawie badań nad zwyczajnościągeosiatki plastikowespecjalnie obrobione-druty stalowe o wysokiej wytrzymałości są stapiane z polietylenem (PE) i dodawane są dodatki w celu utworzenia-pasków o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie. Następnie powierzchnię poddaje się szorstkości w celu wytworzenia wzmocnionego kompozytem paska geowłókniny o doskonałych właściwościach mechanicznych. Te paski geowłókniny wzmocnione kompozytem są ułożone i tkane w stałych odstępach zarówno w kierunku wzdłużnym, jak i poprzecznym, a ich połączenia są spawane przy użyciu technologii zgrzewania, aby ostatecznie wytworzyć dwukierunkową geosiatkę ze stali-plastiku.
• Zmieniając średnicę i liczbę lin stalowych, zmienia się wytrzymałość taśm wzmacniających na rozciąganie. To nie tylko zwiększa wytrzymałość na rozciąganie i odporność na pełzanie geosiatki, ale także wydłuża jej żywotność. Nadaje się do większości projektów budownictwa inżynieryjnego, w tym kopalni węgla, autostrad, linii kolejowych, lotnisk, nawadniania studni i budynków cywilnych.

Mechaniczne wskaźniki wydajności

Podczas projektowania i budowy wskaźniki oceny właściwości mechanicznych stalowej- dwukierunkowej geosiatki z tworzywa sztucznego różnią się w zależności od przenoszonego przez nią obciążenia. Właściwości mechaniczne dwukierunkowych geosiatek stalowych-z tworzyw sztucznych obejmują głównie wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość w próbie tarcia,-wytrzymałość w próbie wyrywania i interakcję z materiałem wypełniającym.

Analiza eksperymentalna

W budownictwie inżynieryjnym wytrzymałość na rozciąganie stalowych-plastikowych dwukierunkowych geosiatek zmienia się ze względu na różne temperatury, obciążenia i warunki materiału wypełniającego. Dlatego też przeprowadzono testy porównawcze rozciągania, ugięcia i pełzania stalowych-plastikowych pojedynczych- geosiatek w celu zbadania ich właściwości mechanicznych.

Próba rozciągania

• Dwukierunkowe geosiatki stalowe-plastikowe to elastyczne materiały kompozytowe, zazwyczaj przenoszące obciążenia ze środowiska zewnętrznego poprzez wytrzymałość na rozciąganie. Wytrzymałość na rozciąganie jest kluczowym wskaźnikiem właściwości mechanicznych materiałów geosyntetycznych. Główne parametry użytkowe czterech grup dwukierunkowych geosiatek stalowych-plastikowych o tych samych testowanych specyfikacjach to: wytrzymałość na rozciąganie wzdłużne i poprzeczne znacznie większa niż 50 kN/m, współczynniki wydłużenia wzdłużnego i poprzecznego nieprzekraczające 13% oraz wytrzymałość na rozciąganie znacznie większa niż 35 kN/m przy wydłużeniu 5%.
• Wyniki jednolitej próby rozciągania dwukierunkowej geosiatki stalowej-plastikowej pokazano na rysunku 1. Jak pokazano na rysunku 1, proces rozciągania czterech zestawów stalowych-kratów kratowych można z grubsza podzielić na trzy etapy: małe obciążenie z dużym etapem odkształcenia, duże obciążenie z małym etapem odkształcenia i etap pękania.

• Podczas początkowej fazy testu obciążającej, tj. na etapie niskiego-obciążenia i dużego-odkształcenia, obciążenie rozciągające było małe, ale przemieszczenie odkształceniowe przy rozciąganiu było duże, a wszystkie cztery grupy testów ostatecznie osiągnęły około 19 mm.
• W drugim etapie, tj. w fazie dużego-obciążenia i małego-odkształcenia, wraz ze wzrostem obciążenia testowego stopniowo zwiększało się również przemieszczenie odkształceniowe geosiatki stalowej-plastycznej. Jak pokazano na rysunku 1, krzywa rozciągania wykazała duży wzrost, ale przy tej samej różnicy obciążeń zmiana przemieszczenia w drugim etapie była mniejsza w porównaniu do pierwszego etapu, przy czym maksymalna długość rozciągania pierwszej grupy wynosiła zaledwie 6 mm.
• W trzeciej fazie, fazie pękania, po obciążeniu próbnym przekraczającym 11 kN, wszystkie cztery grupy geosiatek stalowych-plastikowych kolejno wchodziły w fazę pękania. Podczas testu na etapie pękania druty stalowe w paskach geowłókniny wewnątrz dwukierunkowej geosiatki ze stali-tworzywa sztucznego zaczęły pękać jeden po drugim, powodując gwałtowny spadek krzywej rozciągania na rysunku 1, a wytrzymałość na rozciąganie dwukierunkowej geosiatki ze stali-plastiku gwałtownie spadła do 0.
• Podsumowując, na wytrzymałość na rozciąganie stalowej-plastikowej dwukierunkowej geosiatki wpływają stalowe druty w paskach geowłókniny; po zerwaniu stalowych drutów wytrzymałość na rozciąganie stalowej-plastikowej dwukierunkowej geosiatki szybko spada do 0.

Próba ugięcia

• Ze względu na dużą elastycznośćstalowa-plastikowa geosiatka dwuosiowa, jego ugięcia nie można bezpośrednio zmierzyć. Dlatego zmodyfikowano stalową-plastikową geosiatkę dwuosiową, umieszczając ją w płycie betonowej, a następnie zbadano ugięcie wzmocnionej płyty.
• Aby zapewnić wiarygodność danych testowych, przetestowano sześć płyt, biorąc pod uwagę wszystkie czynniki wpływające.
• Wyprodukowano dwa rodzaje płyt betonowych, jeden ze stalową-dwuosiową geosiatką z tworzywa sztucznego, a drugi z metalową siatką Q235. Wymiary płyty betonowej wynosiły 1000 mm × 1000 mm × 100 mm. Aby zapewnić wiarygodność danych testowych, wykonano po trzy płyty każdego typu. Wyniki testu ugięcia przedstawiono na rysunku 2.

(1) Dwie identyczne stalowe-plastikowe dwuosiowe geosiatki odlewane-na-płycie, GSW-1 i GSW-2, wykazywały podobne zmiany naprężeń. Od momentu początkowego przyłożenia obciążenia do 10 sekund po przyłożeniu obciążenia nacisk, jaki był w stanie wytrzymać GSW-1, zmieniał się stosunkowo wolno, wzrastając jedynie do 1 kN, przy prawie niezmienionej zmianie przemieszczenia. Po 20 sekundach przyłożenia obciążenia naprężenia zaczęły rosnąć, wzrosło przemieszczenie, a w płycie zaczęły pojawiać się pęknięcia, co doprowadziło do zmniejszenia naprężeń. W miarę jak pęknięcia się poszerzały, geosiatka w płycie zaczęła funkcjonować, a naprężenia ponownie wzrosły. Gdy czas przyłożenia obciążenia osiągnął 45 sekund, naprężenie osiągnęło maksymalną wartość 34,1 kN, a przemieszczenie również osiągnęło maksymalną wartość 44,2 mm. Obie wartości przestały rosnąć, a płyta ustąpiła.

(2) Ze względu na nachylenie płyty, naprężenia na płycie były nierównomierne, co spowodowało szybki wzrost naprężenia w GSW-2 po 10 sekundach ściskania, ale nie nastąpiła żadna zmiana w przemieszczeniu. Kiedy przyłożone obciążenie osiągnęło 40 sekund, w GSW-2 pojawiły się pęknięcia, naprężenia zaczęły spadać, a przemieszczenie zaczęło rosnąć. W miarę poszerzania się pęknięć siatka w płycie zaczęła działać, powodując ponowny wzrost naprężenia do 27,5 kN. Następnie siatka w płycie uległa pęknięciu, a naprężenia gwałtownie spadły.

Próba pełzania

• Charakterystyka pełzania siatki odnosi się do właściwości siatki odkształcającej się w czasie pod stałym obciążeniem zewnętrznym.
• Siatki to struktury siatkowe wykonane z-polimerów wielkocząsteczkowych w szeregu złożonych procesów. Ich zdolność do pełzania bezpośrednio wpływa na-długoterminową stabilność wzmocnionych konstrukcji. Efekt pełzania konstrukcji zbrojonych prowadzi do zmian stanu naprężeń, co skutkuje utratą ogólnej stabilności budynku, nadmiernymi deformacjami i innymi katastrofami. Dlatego też zdolność siatki do pełzania ma kluczowe znaczenie dla utrzymania-długoterminowej stabilności jej wytrzymałości na rozciąganie.
• W praktycznych zastosowaniach inżynierskich, pod wpływem różnych temperatur i obciążeń, siatka ulega odkształceniu w wyniku pełzania, znacznie osłabiając jej funkcję wzmacniającą, a nawet powodując utratę ogólnej stabilności budynku.
• Rysunek 3 przedstawia krzywe pełzania odkształcenia stalowej- dwukierunkowej geosiatki z tworzywa sztucznego w funkcji czasu pod tą samą siłą rozciągającą (50 kN/m) i dwóch różnych temperaturach otoczenia 20 stopni i 40 stopni, uzyskane na podstawie pomiarów eksperymentalnych.

Jak pokazano na rysunku 3, gdy temperatura otoczenia wynosi 20 stopni, potrzeba około 100 godzin, aby odkształcenie osiągnęło 20%; gdy temperatura otoczenia wynosi 40 stopni, potrzeba tylko około 0,5 godziny, aby obciążenie osiągnęło 20%. Wskazuje to, że temperatura ma znaczący wpływ na stalową- dwuosiową geosiatkę z tworzywa sztucznego, a wartość odkształcenia stopniowo rośnie wraz ze wzrostem temperatury.

Wnioski

• Dwuosiowa geosiatka ze stali-plastikowej ma dobrą odporność na odkształcenia strukturalne, uszkodzenia węzłów podczas skręcania i osiadanie odkształceń. Ma wysoką elastyczność i sprężystość, a węzły nie są łatwo rozdarte. Może wytrzymać obciążenia wielo-kierunkowe i skutecznie je rozłożyć.
• Proces rozciągania stalowej-plastikowej geosiatki dwuosiowej obejmuje trzy etapy: małe obciążenie z dużym odkształceniem, duże obciążenie z małym odkształceniem i pękanie. Wytrzymałość stalowej-plastikowej dwuosiowej geosiatki wzrasta wraz ze wzrostem współczynnika rozciągania.
• Odkształcenie ugięcia wylewanej na miejscu-betonowej płyty dwuosiowej ze stalową-plastikową geosiatką dwuosiową dzieli się na trzy etapy: liniowy etap sprężysty, etap nieliniowy i stopień plastyczności. W liniowym stanie sprężystym dwukierunkowej-płyty betonowej ugięcie jest dodatnio skorelowane z obciążeniem. Wraz z pojawieniem się pęknięć zbrojona płyta wchodzi w stan nieliniowy, jej sztywność maleje, a odkształcenie ugięcia staje się nieliniowe w zależności od obciążenia; na tym etapie płyta betonowa traci-nośność. Na etapie plastyczności stalowa-krata z tworzywa sztucznego wykazuje ciągnienie drutu, a poszczególne pręty wzmacniające pękają, a krata poddaje się.
• Zależność od-odkształcenia w czasie z testu pełzania siatki pokazuje, że temperatura wpływa na pełzanie siatki: w niższych temperaturach pełzanie jest mniejsze; w wyższych temperaturach pełzanie zmienia się bardziej znacząco i rośnie szybciej.